C# 面向對象編程的三大支柱：封裝、繼承與多態

作者：lyl 2024-09-18 08:13:01

封裝、繼承和多態是面向對象編程的三大基本支柱，它們在C#中得到了充分的支持。通過封裝，我們可以保護對象的內部狀態；通過繼承，我們可以重用和擴展現有的代碼；通過多態，我們可以編寫更加靈活和可擴展的代碼。

面向對象編程（OOP）是一種廣泛使用的編程范式，它通過封裝、繼承和多態這三大支柱來構建靈活且可維護的代碼結構。本文將詳細介紹這三大支柱在C#語言中的應用，并通過示例代碼展示它們的具體實現。

一、封裝（Encapsulation）

封裝是指將對象的屬性（字段）和行為（方法）結合在一起，并對外部隱藏對象的具體實現細節，僅暴露必要的接口供外部使用。封裝提高了代碼的安全性和可維護性。

示例代碼

using System;

namespace EncapsulationExample
{
    class Person
    {
        // 私有字段
        private string name;
        private int age;

        // 公共屬性，通過get和set訪問器控制字段的訪問
        public string Name
        {
            get { return name; }
            set { name = value; }
        }

        public int Age
        {
            get { return age; }
            set
            {
                // 添加邏輯校驗，例如年齡應為非負數
                if (value >= 0)
                    age = value;
                else
                    throw new ArgumentException("Age must be non-negative.");
            }
        }

        // 方法
        public void DisplayInfo()
        {
            Console.WriteLine($"Name: {name}, Age: {age}");
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person person = new Person();
            person.Name = "Alice";
            person.Age = 30;
            person.DisplayInfo();

            // 嘗試設置非法年齡會拋出異常
            try
            {
                person.Age = -5;
            }
            catch (ArgumentException ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message);
            }
        }
    }
}

二、繼承（Inheritance）

繼承允許一個類（子類）繼承另一個類（父類）的屬性和方法，從而實現代碼的重用和擴展。子類可以新增或重寫父類的方法，但必須遵守父類定義的接口契約。

示例代碼

using System;

namespace InheritanceExample
{
    // 父類
    class Animal
    {
        public void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Eating...");
        }
    }

    // 子類
    class Dog : Animal
    {
        // 新增方法
        public void Bark()
        {
            Console.WriteLine("Barking...");
        }

        // 重寫父類方法
        public new void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Dog is eating specific food...");
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Dog dog = new Dog();
            dog.Eat();  // 調用子類的方法
            dog.Bark();
        }
    }
}

三、多態（Polymorphism）

多態是指允許使用對象的某個基類引用來指向其任何派生類的對象，并通過這個基類引用調用派生類中重寫的方法。多態性使得代碼更加靈活和可擴展。

示例代碼

using System;

namespace PolymorphismExample
{
    // 抽象父類
    abstract class Shape
    {
        // 抽象方法
        public abstract double GetArea();
    }

    // 子類：圓形
    class Circle : Shape
    {
        public double Radius { get; set; }

        public override double GetArea()
        {
            return Math.PI * Radius * Radius;
        }
    }

    // 子類：矩形
    class Rectangle : Shape
    {
        public double Width { get; set; }
        public double Height { get; set; }

        public override double GetArea()
        {
            return Width * Height;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 多態性：使用基類引用來指向派生類對象
            Shape circle = new Circle { Radius = 5 };
            Shape rectangle = new Rectangle { Width = 4, Height = 6 };

            Console.WriteLine($"Circle Area: {circle.GetArea()}");
            Console.WriteLine($"Rectangle Area: {rectangle.GetArea()}");
        }
    }
}

總結

封裝、繼承和多態是面向對象編程的三大基本支柱，它們在C#中得到了充分的支持。通過封裝，我們可以保護對象的內部狀態；通過繼承，我們可以重用和擴展現有的代碼；通過多態，我們可以編寫更加靈活和可擴展的代碼。理解和掌握這三大支柱，對于編寫高質量的C#程序至關重要。希望本文的示例代碼能夠幫助讀者更好地理解和應用這些概念。

責任編輯：武曉燕來源：程序員編程日記

C#封裝繼承